隨著電力電子技術(shù)和新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)電源控制器（MCU）性能、可靠性和安全性要求提升。傳統(tǒng)測(cè)試方法難以滿足現(xiàn)代電源控制系統(tǒng)開發(fā)需求，硬件在環(huán)（HIL）測(cè)試技術(shù)成為電源MCU開發(fā)的重要驗(yàn)證手段。EasyGo推出的MCU+HIL測(cè)試方案，特別適用于開關(guān)電源、諧振變換器等復(fù)雜拓?fù)涞臏y(cè)試需求。

一、EasyGo HIL+MCU方案

本方案針對(duì)電源控制器 MCU（微控制器單元）的硬件在環(huán)（HIL）測(cè)試需求，采用EasyGo實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)構(gòu)建高精度測(cè)試環(huán)境，通過模擬各類電源拓?fù)涞膭?dòng)態(tài)特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)電源控制算法的閉環(huán)驗(yàn)證，同時(shí)支持故障注入和極限工況模擬，顯著提升電源控制系統(tǒng)的開發(fā)效率與可靠性。

方案基于CPU+FPGA 架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)納秒級(jí)實(shí)時(shí)仿真，特別適合電源拓?fù)涞木_模擬。其圖形化建模界面和無需編譯的特性大幅降低了技術(shù)門檻，使工程師能夠快速搭建各類電源系統(tǒng)模型并開展全面測(cè)試。

二、方案優(yōu)勢(shì)

相較于傳統(tǒng)硬件結(jié)合 MCU 的測(cè)試模式，基于EasyGo實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)的電源控制器MCU+HIL方案在核心性能上具有顯著優(yōu)勢(shì)，具體對(duì)比如下：

三、系統(tǒng)架構(gòu)

EasyGo 實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)為電源控制器MCU提供硬件在環(huán)（HIL）測(cè)試系統(tǒng)，與用戶MCU構(gòu)成一整套測(cè)試系統(tǒng)。

在整體系統(tǒng)中，EasyGo 實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)與MCU之間通過實(shí)際物理IO交互。MCU的AI端口采集HIL設(shè)備AO通道輸出的模擬信號(hào)，內(nèi)部進(jìn)行閉環(huán)計(jì)算，接著通過DO輸出脈沖控制信號(hào)進(jìn)入HIL設(shè)備的DI通道中，形成閉環(huán)系統(tǒng)。

在 EasyGo 實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)HIL系統(tǒng)中，上位機(jī)通過TCP/IP與實(shí)時(shí)仿真設(shè)備通訊。系統(tǒng)搭載EasyGo DeskSim軟件，用來管理實(shí)時(shí)仿真設(shè)備，且可以使用該軟件載入不同的電源拓?fù)洌M(jìn)行各類電源拓?fù)涞腍IL測(cè)試。

四、EasyGo 實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)

EasyGo 實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)由軟件和硬件兩部分組成，二者協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)高精度、高實(shí)時(shí)性的仿真測(cè)試。

1、硬件部分：EGBox

方案硬件部分采用 EGBox 實(shí)時(shí)仿真設(shè)備，與上位機(jī)之間采用千兆網(wǎng)的TCP/IP通訊交互，模型程序可以部署到CPU中或者FPGA中進(jìn)行高速實(shí)時(shí)運(yùn)行。

CPU 和FPGA之間通過PCIe總線進(jìn)行高速通信，同時(shí)FPGA底板上設(shè)計(jì)成8插槽的結(jié)構(gòu)，可配置大量高速的IO模塊，直接通過FPGA驅(qū)動(dòng)硬件IO來完成信號(hào)的交互。

IO 部分采用模塊化設(shè)計(jì)，用戶可以根據(jù)自己的需求，靈活進(jìn)行配置。

具體架構(gòu)如下所示：

2、軟件部分：EasyGo DeskSim

方案軟件部分采用 EasyGo DeskSim 配置型的實(shí)時(shí)仿真軟件。

軟件支持將 Simulink 算法程序快速部署至實(shí)時(shí)仿真設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)：CPU Model實(shí)時(shí)運(yùn)行，F(xiàn)PGA電力電子模型納秒級(jí)別實(shí)時(shí)仿真運(yùn)行，CPU模型與FPGA聯(lián)合仿真或RCP與HIL自閉環(huán)運(yùn)行，以及多FPGA的并行仿真等多種復(fù)雜的實(shí)時(shí)仿真功能。

系統(tǒng)的整體框架如下圖所示：

DeskSim 核心特性

▌圖形化建模與快速部署

支持 Matlab/Simulink 圖形化建模環(huán)境。用戶可直接將算法模型部署到CPU或FPGA硬件平臺(tái)，無需手動(dòng)編寫底層代碼或進(jìn)行FPGA編譯，電力電子主電路拓?fù)淇刹渴鹬罠PGA，實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)實(shí)時(shí)仿真。

▌多硬件協(xié)同仿真

? CPU+FPGA架構(gòu)：支持高性能 CPU 與FPGA芯片協(xié)同運(yùn)算，滿足電力電子系統(tǒng)高速并行仿真需求。

?單模型分割運(yùn)行：允許單模型分割 CPU 和FPGA中獨(dú)立運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)電力電子主電路、控制算法和PWM生成模塊的分布式仿真，提升大規(guī)模系統(tǒng)測(cè)試效率。

▌易用工具包

? EasyGo RealTime：提供 EasyGo 封裝的功能型模塊，加快特殊需求的模型開發(fā)；提供FPGA IO模塊，易上手配置硬件IO接口。

? EasyGo FPGACoder：提供算法模塊，可支持自定義算法快速部署至 FPGA，最小仿真步長(zhǎng)可達(dá)100ns。

? EasyGo Machine：提供常見電機(jī)模塊（如PMSM、BLDC）和特殊電機(jī)6相永磁同步電機(jī)模塊，可直接部署至FPGA運(yùn)行，簡(jiǎn)化電機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)。

▌實(shí)時(shí)交互與參數(shù)管理

?實(shí)時(shí)交互：支持在線調(diào)參、波形觀測(cè)及自定義監(jiān)控界面，用戶可通過上位機(jī)實(shí)時(shí)調(diào)整電路參數(shù)，觀測(cè)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

?參數(shù)管理器：通過.m文件批量管理模型變量，提升調(diào)試效率。

實(shí)際應(yīng)用表明，基于 EasyGo 平臺(tái)的電源控制MCU+HIL測(cè)試解決方案，可將電源控制系統(tǒng)的開發(fā)效率提升數(shù)倍，同時(shí)大幅降低開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)和成本，是電源電子領(lǐng)域理想的測(cè)試驗(yàn)證平臺(tái)。

EGBox 系列產(chǎn)品正在參與【EasyGo青藍(lán)計(jì)劃（青年教師支持計(jì)劃）】活動(dòng)?；顒?dòng)期間，我們將從設(shè)備、技術(shù)及獎(jiǎng)金激勵(lì)等方面為您提供全方位的支持，歡迎咨詢申報(bào)！